摘要：一般情况下，计算机监控系统均是以人的角色对工业现场进行监控管理，以便生产技术人员实时掌控现场的作业情况，这样不仅能够降低企业的人力运营成本，同时还可以提高效率。但是在一些偏远、高危作业现场，传统的现场计算机监控系统无法满足人们的要求，这就需要对现场情况进行远程监控。GPRS（General Packet Radio Service）是一种基于 GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线 IP 连接。GPRS 以其可靠性高、信号传播距离远、覆盖面积广、价格低廉的特点而备受青睐。该系统通过单片机采集采油井的各种工作参数，整理后通过GPRS 无线网络发送到监控中心，监控中心通过网络对子站系统进行设置和数据采集。
关键词：GPRS；数据采集；远程监控
1监控系统整体设计
1.1 信息采集模块
对于环境信息的采集，采用与Zigbee 完全兼容的 Mesh 网络，可以实现信息传输的准确性。由于气流分布的影响，温湿度和各类气体值会有较大的区别，应根据实际面积确定加装传感器的数量。
1.2 数据传输模块
在数据传输方面采用了成熟的 GPRS无线传输体系，GPRS 能够支持以分组传输的模式进行数据业务的实现。GPRS 能够支持用户以端到端的形式进行信息的分组收发，十分适合于大规模环境信息采集所需的频繁大量信息转发。目前的 GPRS 技术发展已经十分成熟，并且被广泛应用在各类商用领域。只要激活 GPRS 终端便可以和网络实现连接，连接成功后就能够和环境监控中心进行信息交互。基于 GPRS 的无线通信费用是以流量进行支出的，只有存在信息传输才需要缴费，因此不必付出太多的成本。
1.3 数据处理模块
数据处理系统的设备最终接入internet，从而支持基于 Zigbee 的环境数据采集系统以 GPRS的模式和网络进行信息交互，并进行点对点连接。当网络连接成功建立后，系统内部部署的程序以 socket 进行与数据监测单元的数据传输。可以将点对点连接协议视为标准 TCP/IP的补充部分，能够良好地支持以串口进行信息传输，最终实现环境数据采集单元的信息传输至监控中心。来自监控中心的信号周期性地读取端口信息，来确认是否存在来自环境信息采集单元的 TCPSocket 请求，假若接收到请求则将数据存入数据库管理系统之中。
2 GPRS无线网络在采油监控中的优点
GPRS无线网络远程监控系统能在恶劣环境下稳定可靠工作，自动采集井口油套压、温度等数据资料及与泵况息息相关的示功图、电流图。所有井口数据通过无线传输，监测到异常情况会自动实行相应保护，并可以向有关人员的个人通讯设备发送报警消息。并可以通过监控中心下达指令远程控制抽油机的起停，读取井口与计量站的数据资料，实现真正的无人值守，大大降低生产成本，充分发挥了其节能降耗的作用。另外此系统还有防盗报警功能，当发生盗窃情况时，系统自动向有关部门发出报警消息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时整个系统存储的大量数据可供日后进行综合分析使用，为提高油田的管理层次提供有力的支持。
3 系统硬件设计
3.1 传感器硬件设计
传感器单元的工作是对各类环境信息进行采集，传感器单元应该选择占地小，操作安全，维护简单，能源消耗较低的产品。传感器节点可以分为 三个子单元，分别是通信单元、传感器单元以及电源单元。其中，电源单元通过电池对传感器模块进行供电；传感器单元则对各类环境参数进行实时采集，通信单元一方面对传感器单元所采集的数据进行预处理，另一方面则负责数据的发送。
3.2 GPRS 网络设计
本研究所开发的环境监控系统的信息传输网络，是在zigbee网络的下层部署GPRS技术而实现的。GPRS 无线数据传输单元与协调器，均以串行接口和微处理器进行信息交互，来自 Zigbee协调器或者 GPRS 无线数据传输单元的数据传输至微处理器芯片，首先进行预处理，再进行转发。数据的收发均以帧为单位。微处理器芯片在转发数据的过程中，对所收到的以帧为单位的数据，首先定位数据帧的头部和尾部，定位成功后确认该帧数据接收成功，再对其进行下一步的处理和转发。假如没能准确定位到帧头或者帧尾，则判定该段数据是错误数据，并将数据从寄存器删除，重新接收该段数据。假如可以识别出该数据的类别，便向数据源发送响应，以表明已经成功接收了信息；而如果无法识别该数据类别，则发送 ERROR 信息表明数据接收失败。当微处理器芯片识别出所接收的帧标志后，下一步对其“数据信息”部分进行提取，作为所收到的信息，至此数据帧的接收便已完成。出于减少电池能源耗费的原因，本研究所开发的信息采集采用了定时唤醒模式。也就是说每进行一次完整的数据采集过程，便自动切换至休眠模式。在采集单元欲将信息发送至接收单元前，首先探测是否存在数据链路。假如能够侦听到正常的链路，则向链路发送信息，信息由协调单元接收，进行预处理后转发至 GPRS 模块。网关硬件部分主要包括 GPRS 无线数据传输模块、微处理器芯片和位于环境监测点的协调器。
4结束语
采油井网远程监控系统使用后，能准确及时地掌握各油井的工作状况，这些动态监测数据通过 GPRS无线网络传输到监控中心的数据库中，为生产管理人员科学管理采油井提供技术保证。并为生产管理人员提供了一种及早诊断采油井工况的第一手资料，及时了解抽油机工作状态，发现问题，及时排除，尽快使抽油机恢复生产，使之工作在较好的状态，避免不必要的损失。随着采油井网远程监控系统的逐渐完善和GPRS 应用技术的不断成熟，采油井网远程监控系统在采油领域的应用必将越来越广阔。
参考文献：
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[4]任冠宇.基于GPRS的通信技术在油井监测系统中的应用[J].信息通信，2012，02：283.
论文作者:刘淞铭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
标签：数据论文; 单元论文; 信息论文; 油井论文; 监控系统论文; 传感器论文; 数据传输论文; 《电力设备》2017年第15期论文;